Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
1








Tài liệu hướng dẫn
Sản xuất sạch hơn


Ngành: Sản xuất bia













Cơ quan biên soạn

Hợp phần Sản xuất sạch hơn
trong công nghiệp
Chương trình hợp tác phát triển Việt
nam – Đan mạch về môi trường
BỘ CÔNG THƯƠNG











Trung tâm Sản xuất sạch Việt nam
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
Trường Đại học Bách khoa Hà nội
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO




Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
1
Mục lục

Mục lục..............................................................................................................1

Mở đầu..............................................................................................................3

1

Giới thiệu chung.........................................................................................4

1.1

Mô tả ngành sản xuất bia ở Việt nam................................................4

1.2

Các quá trình cơ bản trong sản xuất bia ...........................................5

1.2.1

Các công đoạn sản xuất chính......................................................6

1.2.2

Các bộ phận phụ trợ......................................................................9

2

Sử dụng tài nguyên và ô nhiễm môi trường ............................................11

2.1

Tiêu thụ nguyên, nhiên liệu .............................................................12

2.1.1

Malt và nguyên liệu thay thế........................................................12

2.1.2

Tiêu thụ nhiệt...............................................................................14

2.1.3

Tiêu thụ nước..............................................................................14

2.1.4

Tiêu thụ điện................................................................................15

2.1.5

Các nguyên liệu phụ....................................................................15

2.2

Các vấn đề môi trường....................................................................16

2.2.1

Nước thải.....................................................................................17

2.2.2

Khí thải ........................................................................................19

2.2.3

Chất thải rắn ................................................................................20

2.3

Tiềm năng của sản xuất sạch hơn ..................................................21

3

Cơ hội sản xuất sạch hơn........................................................................22

3.1

Các cơ hội SXSH liên quan đến khu vực nhà nấu..........................22

3.1.1

Lựa chọn thiết bị nghiền và lọc....................................................22

3.1.2

Thu hồi dịch nha loãng ................................................................22

3.1.3

Tách dịch nha khỏi cặn lắng nóng...............................................23

3.1.4

Thu hồi hơi từ nồi nấu hoa ..........................................................23

3.2

Cơ hội SXSH tại khu vực lên men, hoàn thiện sản phẩm...............24

3.2.1

Thu hồi nấm men.........................................................................24

3.2.2

Thu hồi bia tổn thất theo nấm men..............................................24

3.2.3

Giảm tiêu hao bột trợ lọc .............................................................25

3.2.4

Giảm thiểu lượng bia dư .............................................................25

3.2.5

Áp dụng hệ thống làm lạnh tầng..................................................26

3.2.6

Áp dụng công nghệ lên men nồng độ cao, giảm mức tiêu hao
năng lượng ..............................................................................................26

3.2.7

Ứng dụng công nghệ mới (bao gồm cả sử dụng enzyme) để rút
ngắn thời gian sản suất, tăng hiệu suất...................................................26

3.3

Các cơ hội SXSH liên quan đến khu vực chiết chai........................26

3.3.1

Tiết kiệm nước trong rửa chai, két ..............................................26

3.3.2

Thiết bị thanh trùng kiểu tuy nen .................................................27

3.4

Các cơ hội SXSH liên quan đến bộ phận phụ trợ ...........................28

3.4.1

Thu hồi nước làm mát từ quá trình lạnh nhanh...........................28

3.4.2

Thu hồi nước ngưng....................................................................28

3.4.3

Bảo ôn .........................................................................................28

3.4.4

Tiết kiệm nước và hóa chất vệ sinh ............................................29

3.4.5

Tiết kiệm điện ..............................................................................29

3.4.6

Duy trì bảo trì...............................................................................29

3.4.7

Tránh rò rỉ khí nén .......................................................................30

3.4.8

Kiểm soát nhiệt độ bốc hơi của hệ thống máy lạnh ....................30

3.4.9

Giảm áp máy nén khí ..................................................................30

3.4.10

Thu hồi nhiệt từ hệ máy nén....................................................30

3.4.11

Lắp đặt thiết bị làm nóng nước cấp cho nồi hơi ......................30

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

2
3.4.12

Sử dụng các hóa chất diệt khuẩn thân thiện môi trường để khử
trùng thiết bị thay vì dùng hơi nóng .........................................................31

3.4.13

Kết hợp cung cấp nhiệt và phát điện (CHP)............................31

4

Thực hiện sản xuất sạch hơn ..................................................................31

4.1

Bước 1: Khởi động ..........................................................................32

4.1.1

Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm đánh giá SXSH.............................32

4.1.2

Nhiệm vụ 2: Phân tích các công đoạn và xác định lãng phí........36

4.2

Bước 2: Phân tích các công đoạn sản xuất ....................................40

4.2.1

Nhiệm vụ 3: Chuẩn bị sơ đồ dây chuyền sản xuất......................40

4.2.2

Nhiệm vụ 4: Cân bằng vật liệu ....................................................42

4.2.3

Nhiệm vụ 5: Xác định chi phí của dòng thải ................................44

4.2.4

Nhiệm vụ 6: Xác định các nguyên nhân của dòng thải ...............47

4.3

Bước 3: Đề ra các cơ hội SXSH .....................................................49

4.3.1

Nhiệm vụ 7: Đề xuất các cơ hội SXSH........................................49

4.3.2

Nhiệm vụ 8: Lựa chọn các cơ hội có thể thực hiện được ...........51

4.4

Bước 4: Chọn lựa các giải pháp SXSH...........................................51

4.4.1

Nhiệm vụ 9: Phân tích tính khả thi về kỹ thuật ............................52

4.4.2

Nhiệm vụ 10: Phân tích tính khả thi về mặt kinh tế .....................53

4.4.3

Nhiệm vụ 11: Đánh giá ảnh hưởng đến môi trường ...................54

4.4.4

Nhiệm vụ 12: Lựa chọn các giải pháp thực hiện .........................54

4.5

Bước 5: Thực hiện các giải pháp SXSH .........................................55

4.5.1

Nhiệm vụ 13: Chuẩn bị thực hiện ................................................55

4.5.2

Nhiệm vụ 14: Thực hiện các giải pháp ........................................56

4.5.3

Nhiệm vụ 15: Quan trắc và đánh giá các kết quả........................56

4.6

Bước 6: Duy trì SXSH .....................................................................57

5

Các yếu tố cản trở và hỗ trợ SXSH bền vững .........................................58

5.1

Các yếu tố cản trở...........................................................................58

5.2

Các yếu tố hỗ trợ thực hiện thành công SXSH ...............................58

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
3
Mở đầu
Sản xuất sạch hơn được biết đến như một tiếp cận giảm thiểu ô nhiễm tại
nguồn thông qua việc sử dụng nguyên nhiên liệu có hiệu quả hơn. Việc áp
dụng sản xuất sạch hơn không chỉ giúp các doanh nghiệp cắt giảm chi phí sản
xuất, mà còn đóng góp vào việc cải thiện hiện trạng môi trường, qua đó giảm
bớt chi phí xử lý môi trường.
Tài liệ
u hướng dẫn sản xuất sạch hơn trong ngành sản xuất bia được biên
soạn trong khuôn khổ hợp tác giữa Hợp phần sản xuất sạch hơn trong Công
nghiệp (CPI), thuộc chương trình Hợp tác Việt nam Đan mạch về Môi trường
(DCE), Bộ Công thương và Trung tâm Sản xuất sạch Việt nam, thuộc Viện
Khoa học và Công nghệ Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà nội. Tài
liệu này được các chuyên gia trong ngành của Việt Nam biên soạ
n nhằm cung
cấp các kiến thức cơ bản cũng như các thông tin công nghệ nên tham khảo
và trình tự triển khai áp dụng sản xuất sạch hơn.
Các chuyên gia đã dành nỗ lực cao nhất để tổng hợp thông tin liên quan đến
hiện trạng sản xuất của Việt nam, các vấn đề liên quan đến sản xuất và môi
trường cũng như các thực hành tốt nhất có thể áp dụng được trong điều kiệ
n
nước ta.
Hợp phần Sản xuất sạch hơn trong Công nghiệp và Trung tâm Sản xuất sạch
Việt nam xin chân thành cảm ơn sự đóng góp của TS. Nguyễn Thị Thu Vinh,
các cán bộ của Công ty Cổ phần Tư vấn EPRO và đặc biệt là Chính phủ Đan
mạch, thông qua tổ chức DANIDA, và Chính phủ Thụy sĩ, thông qua Tổ chức
Phát triển Công nghiệp Liên hợp quốc UNIDO đã hỗ trợ thực hiện tài liệu này.

Mọi ý kiến đóng góp, xây dựng tài liệu xin gửi về: Văn Phòng Hợp phần Sản
xuất sạch hơn trong công nghiệp, email:
hoặc Trung tâm Sản
xuất sạch Việt nam, email:
.

Hà Nội, tháng 3 năm 2008
Nhóm biên soạn
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

4
1 Giới thiệu chung


Chương này cung cấp thông tin về tình hình sản xuất bia ở Việt nam, xu hướng phát triển của
thị trường, cũng như thông tin cơ bản về quy trình sản xuất.

1.1 Mô tả ngành sản xuất bia ở Việt nam
Ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam có lịch sử hơn 100 năm. Xưởng
sản xuất bia đầu tiên được đặt tên là xưởng sản xuất bia Chợ Lớn, do một
người Pháp tên là Victor Larue mở vào năm 1875, là tiền thân của nhà máy
bia Sài Gòn, nay là Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn. Ở miền
Bắc, vào năm 1889, một người Pháp tên là Hommel đã mở xưởng bia ở Làng
Đại Yên, Ngọc Hà, sau trở thành nhà máy bia Hà Nội, nay là Tổng công ty Bia
Rượu Nước giải khát Hà Nộ
i. Trong quá trình hình thành và phát triển, ngành
sản xuất bia đã đạt mức tăng trưởng cao vào những năm của thời kỳ mở cửa.
Cùng với quá trình hội nhập, ngành sản xuất bia phát triển về quy mô và trình
độ công nghệ, trở thành một ngành công nghiệp có thế mạnh khi Việt Nam gia
nhập tổ chức WTO.

Việc đầu tư xây dựng các nhà máy bia được triển khai mạnh mẽ từ những
năm 1990 trở lại đây. Số
các nhà máy bia là 469 vào năm 1998 với các quy
mô khác nhau từ 100.000 lít/năm đến 100 triệu lít/năm. Mức tiêu thụ bình
quân đầu người tăng lên nhanh chóng trong vòng 10 năm qua từ mức dưới
10 lít/người năm vào năm 1997 đã đạt mức 18 lít/người.năm vào năm 2006
(hình 1).




Hình 1. Mức tiêu thụ
bình quân đầu người
qua các năm



Theo số liệu thống kê của Bộ Công nghiệp (nay là Bộ Công Thương) tổng sản
lượng bia của Việt Nam qua 5 năm gần đây thể hiện trong hình 2. Mặc dù,
đến năm 2005 số cơ sở sản xuất chỉ còn 329, nhưng quy mô của các doanh
5
7
9
11
13
15
17
19
1997 1999 2001 2003 2005
lít/người

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
5
nghiệp đã tăng lên. Số liệu thống kê cho thấy trong ngành sản xuất bia có 3
doanh nghiệp có sản lượng trên 100 triệu lít/năm là Sabeco (năng lực sản
xuất trên 300 triệu lít/năm), Habeco (trên 200 triệu lít/năm) và công ty liên
doanh nhà máy bia Việt Nam (trên 100 triệu lít/năm). Có 15 doanh nghiệp bia
có công suất lớn hơn 15 triệu lít và 19 doanh nghiệp có sản lượng sản xuất
thực tế trên 20 triệu lít. Khoảng 268 cơ sở còn lại có năng lực sản xuất dưới 1
tri
ệu lít/năm





Hình 2. Sản lượng
bia cả nước


Theo lộ trình phát triển dự kiến đến năm 2010 cả nước sẽ sản xuất khoảng
2,5 – 3 tỷ lít bia và mức tiêu thụ bình quân đầu người khoảng 28-30
lít/người/năm. Với tốc độ phát triển nhanh hiện nay, nhiều nhà máy bia bia mô
lớn đang được đầu tư và cũng kéo theo nhiều vấn đề nảy sinh như tiêu tốn tài
nguyên và ô nhiễm môi trườ
ng. Nếu áp dụng tiếp cận sản xuất sạch hơn ngay
từ khi đầu tư các nhà máy mới thì sẽ mang lại hiệu quả cao cho quá trình sản
xuất tại các nhà máy mới này đồng thời phòng ngừa được rủi ro tác động môi
trường.
1.2 Các quá trình cơ bản trong sản xuất bia
Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, nước, hublon và

nấm men. Nhiều loại nguyên liệu thay thế malt trong quá trình nấu là gạo,
đường và các loại dẫn xuất từ ngũ cốc; các nguyên liệu phụ khác được sử
dụng trong quá trình lọc và hoàn thiện sản phẩm như bột trợ lọc, các chất ổn
định. Nhiều loại hóa chất được sử dụng trong quá trình sản xuất như các chất
tẩ
y rửa, các loại dầu nhờn, chất bôi trơn, chất hoạt động bề mặt… Tỷ lệ các
thành phần nguyên liệu phụ thuộc vào chủng loại bia sẽ được sản xuất.
Các công nghệ sản xuất bia của các nhà sản xuất khác biệt bởi quy mô và
các kỹ thuật sản xuất: quy mô nhỏ (6.000-10.000 lít/năm) với thiết bị đơn giản
phổ biến ở nhiều nước châu Mỹ (g
ọi là bia thủ công); các quy mô công nghiệp
phổ biến thường nằm trong khoảng 20 – 100 triệu lít/năm; trong những năm
gần đây xu hướng đầu tư các nhà máy công suất lớn được các hãng lớn trên
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2003 2004 2005 2006
tỷ lít
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

6
thế giới như Anheuser Busch, Inbev, Carlsberg, Heineken, Asahi, Kirin… tiến
hành. Các nhà máy mới có thể có công suất 200-500 triệu lít/năm. Các kỹ

thuật sản xuất trong mỗi nhà máy ở mỗi công đoạn sản xuất của các hãng rất
khác nhau do các quan điểm về công nghệ, tạo sản phẩm khác biệt và cũng
có nhiều giải pháp công nghệ được lựa chọn có xuất phát điểm là lý do môi
trường và phát triển bền vững.
1.2.1 Các công đoạn sản xuất chính
Các công đoạn chính trong sản xuất bia được thể hiện trong hình 3 với các
nguyên liệu đầu vào và các phát thải đi kèm.
Hình 3. Sơ đồ công nghệ sản xuất bia
1.2.1.1. Chuẩn bị
Malt và gạo (gọi tắt là nguyên liệu) được đưa đến bộ phận nghiền nguyên liệu
thành các mảnh nhỏ, sau đó được chuyển sang nồi nấu để tạo điều kiện cho
CHUẨN BỊ

-
Nghiền

NẤU

-
Hồ hoá
,
đường hoá

-
Lọc dịch đường

-
Nấu hoa

- Lắng nóng

HOÀN THIỆN

-
Lọc bia

-
Ổn định, bão hoà CO
2

-
Pha bia

-
Lọc vô trùng

LÊN MEN

- Làm lạnh
-
Lên men chính

-
Lên men phụ

Malt
G
ạo
Điện
Bụi
Tiếng ồn

Đường
Nước
Hoa Houplon
Điện
Hơi
Nước thải
Bã hèm
Nhiệt
Mùi
Men
Điện
Men
Khí CO
2
Nước thải
Bột trợ lọc
CO
2

Điện

Nước thải
Bột trợ lọc
Men
ĐÓNG CHAI, LON,
KEG VÀ
THANH TRÙNG
Nước thải
Chai vỡ
Nhãn mác hỏng

Vỏ chai,lon, keg
Nhãn mác
Điện

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
7
quá trình chuyển hóa nguyên liệu và trích ly tối đa các chất hoà tan trong
nguyên liệu. Các nhà sản xuất bia thường sử dụng các thiết bị nghiền khô
hoặc nghiền ướt.
1.2.1.2. Nấu
Quá trình nấu gồm 4 công đoạn:
• Hồ hóa và đường hóa: nguyên liệu sau khi xay nghiền được chuyển tới
thiết bị hồ hóa và đường hóa bằng cách điều chỉnh hỗn hợp ở các nhiệt độ
khác nhau. Hệ enzyme thích hợp chuyển hóa các chất d
ự trữ có trong
nguyên liệu thành dạng hòa tan trong dịch: các enzyme thủy phân tinh bột
tạo thành đường, thủy phân các chất protein thành axít amin và các chất
hoà tan khác sau đó được đưa qua lọc hèm để tách đường và các chất
hoà tan khỏi bã bia.
• Lọc dịch đường: dịch hèm được đưa qua máy lọc nhằm tách bã hèm ra khỏi
nước nha. Thiết bị lọc dịch đường phổ biến có 2 loại là nồi lọc lắng hoặc máy
ép lọc khung bản.
• Đun sôi vớ
i hoa houblon: dịch đường sau khi lọc được nấu với hoa houblon
và đun sôi trong 60-90 phút. Mục đích của quá trình nhằm ổn định thành phần
của dịch đường, tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng của hoa hublon.
• Lắng nóng dịch đường: dịch sau khi nấu được đưa qua bồn lắng xoáy nhằm
tách cặn trước khi chuyển vào lên men.
Quá trình nấu sử dụng nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt năng và
điện năng cho

việc vận hành các thiết bị; hơi nước phục vụ mục đích gia nhiệt và đun sôi.
1.2.1.3. Lên men
• Làm lạnh và bổ sung ôxy: dịch đường sau lắng có nhiệt độ khoảng 90-
95
o
C được hạ nhiệt độ nhanh đến 8 - 10
o
C và bổ sung ôxy với nồng độ 6-
8 mg O
2
/lít.Quá trình lạnh nhanh được thực hiện trong các thiết bị trao đổi
nhiệt với môi chất lạnh là nước lạnh 1-2
o
C.
• Chuẩn bị men giống: Nấm men được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm,
sau đó được nhân trong các điều kiện thích hợp để đạt được mật độ nấm
men cần thiết cho lên men
• Lên men chính: dịch đường được cấp bổ sung ôxy, làm lạnh đến nhiệt độ
thích hợp để tiến hành quá trình lên men chính với thời gian và điều kiện
phù hợp. Việc lên men có thể được thực hiện trong các tank không có bảo
ôn và đặ
t trong nhà lạnh được kiểm soát nhiệt độ theo chế độ nhiệt độ
chung của phòng lên men. Công nghệ lên men trong phòng lạnh hiện nay
không còn phổ biến do tiêu tốn nhiều năng lượng cho việc chạy lạnh cho
phòng lên men và khó khăn trong việc thao tác vận hành. Ngày nay việc
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

8
lên men phổ biến được tiến hành trong các tank liên hoàn được thiết kế
phù hợp cho công nghệ lên men của các nhà sản xuất khác nhau với hệ

thống kiểm soát nhiệt độ và dễ dàng tự động hóa. Khí CO
2
sinh ra trong
quá trình lên men được thu hồi. Thời gian lên men chính thường là 5-7
ngày. Trong trường hợp lên men chìm, sau khi kết thúc lên men chính
nấm men kết lắng xuống đáy các tank lên men và được lấy ra ngoài gọi là
men sữa. Nấm men sẽ được lấy một phần để tái sử dụng cho lên men các
tank tiếp theo hoặc được thải bỏ. Trong trường hợp lên men nổi, nấm men
tập trung lên bề mặt và cũng được tách một phần khỏi dịch lên men.
• Lên men phụ: dịch sau khi kết thúc giai
đoạn lên men chính được chuyển
sang giai đoạn lên men phụ để hoàn thiện chất lượng bia (tạo hương và vị
đặc trưng). Quá trình lên men này diễn ra chậm, tiêu hao một lượng
đường không đáng kể, bia được lắng trong và bão hoà CO
2
. Thời gian lên
men từ 14-21 ngày hoặc hơn tuỳ thuộc vào yêu cầu của từng loại bia.
1.2.1.4. Lọc bia và hoàn thiện sản phẩm
• Lọc bia: Sau lên men, bia được đem lọc để đạt được độ trong theo yêu
cầu. Lọc bia được tiến hành bằng nhiều loại thiết bị khác nhau. Các loại
máy lọc bia thường dùng là máy ép lọc khung bản có sử dụng giấy hoặc
vải lọc. Trong những năm trước đây nhiề
u nhà máy sử dụng các máy lọc
đĩa nằm ngang với các thiết kế khác nhau. Gần đây các nhà sản xuất bia
trong các nhà máy quy mô lớn sử dụng máy lọc nến với các cột lọc là các
cột lưới inox có bề mặt lọc rộng, kích thước máy gọn, vận hành hoàn toàn
tự động, dễ kiểm soát độ trong của bia và chất lượng bia ổn định hơn.
Việc lọc trong bia luôn thực hiện với sự duy trì nhiệt độ l
ạnh cho bia trước
và sau khi lọc khoảng -1

o
C đến 1
o
C. Tác nhân quan trọng để lọc bia là
các loại bột trợ lọc khác nhau. Sau khi lọc chúng trở thành chất thải và là
vấn đề gây ô nhiễm lớn trong quá trình sản xuất.
• Hoàn thiện sản phẩm: bia có thể được lọc hoặc xử lý qua một số công
đoạn như qua hệ thống lọc trao đổi chứa PVPP hoặc silicagel để loại bớt
polyphenol và protein trong bia, tăng tính ổn định của bia trong quá trình
bảo quản. Nhằm mục
đích tăng tính ổn định của bia người ta có thể sử
dụng thêm các enzyme hoặc chất bảo quản được phép sử dụng trong sản
xuất bia.
• Pha bia: Trong công nghệ sản xuất bia gần đây các nhà sản xuất tiến
hành lên men bia nồng độ cao (phổ biến trong khoảng 12,5 – 16 độ plato)
để tăng hiệu suất thiết bị và tiết kiệm năng lượng. Trong quá trình lọc và
hoàn thiện sản phẩm họ sẽ
pha loãng bia về nồng độ mong muốn theo
tiêu chuẩn sản phẩm trên những thiết bị chuyên dùng. Quá trình pha loãng
bia luôn yêu cầu nước tiêu chuẩn cao trong đó hàm lượng ôxy hòa tan
dưới 0,05 ppm.

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
9
• Bão hoã CO
2
: Bia trong và sau khi lọc được bão hòa thêm CO
2
để đảm
bảo tiêu chuẩn bia thành phẩm trước khi đóng chai, lon.

• Lọc bia vô trùng: có nhiều nhà máy bia trang bị hệ thống lọc màng để sản
xuất bia tươi đóng chai/lon không thanh trùng.
Như vậy hệ thống lọc bia trong nhà máy sản xuất bia có nhiều cấp độ khác
nhau. Tùy theo mục đích mà nhà sản xuất trang bị thiết bị và chất lượng thiết
bị đến mức độ cần thiết.
1.2.1.5. Đóng chai, lon, keg và thanh trùng sả
n phẩm
Để đáp ứng nhu cầu khác nhau của người tiêu dùng và đảm bảo việc vận
chuyển bia đến nơi tiêu thụ, các nhà sản xuất bia phải tiến hành khâu bao gói.
Các bao bì phải được rửa sạch sẽ tiệt trùng trước khi chiết rót. Khâu rửa bao
bì tốn nhiều hóa chất và năng lượng kèm theo nước thải với tải lượng BOD
cao.
Bia được chiết vào chai, lon, keg bằng các thiết bị chiết rót. Tùy theo yêu cầu
của thị tr
ường, thời gian lưu hành sản phẩm trên thị trường có thể từ 1 tháng
đến hàng năm. Do vậy yêu cầu chất lượng của bia sau khi đóng vào bao bì
cũng rất khác nhau. Việc kiểm soát tốt các thông số trong quá trình chiết như
hàm lượng ôxy/không khí trong chai/lon đòi hỏi nghiêm ngặt và như vậy cần
phải lựa chọn tốt thiết bị chiết rót ngay từ khi đầu tư. Quá trình đóng chai/lon
cần độ chính xác cao về hàm lượng ôxy/không khí, mức bia trong chai. Nế
u
thiết bị làm việc không chính xác sẽ dẫn đến nhiều sản phẩm hỏng, mức hao
hụt bia cao, gây tải lượng hữu cơ cao trong nước thải.
Sau khi chiết, sản phẩm được thanh trùng. Quá trình thanh trùng được thực
hiện nhờ hơi nước qua các thang nhiệt độ yêu cầu. Yêu cầu kỹ thuật cho
khâu thanh trùng được tính bằng đơn vị thanh trùng.
Đơn vị thanh trùng (PE) = t x 1,393
(T - 60)
trong đó: t là thời gian thanh trùng (phút); T là nhiệt độ thanh trùng (ºC)

1.2.2 Các bộ phận phụ trợ
1.2.2.1. Các quá trình vệ sinh
Trong sản xuất bia quá trình vệ sinh đóng vai trò quan trọng để đảm bảo các
yêu cầu công nghệ và an toàn vệ sinh thực phẩm cho sản phẩm. Ngoài ra,
việc vệ sinh còn chứa đựng nhiều vấn đề gây ô nhiễm môi trường nếu không
được thiết lập quy trình và quản lý đúng mức. Vệ sinh bao gồm các công việc
liên quan đến khu vực sản xuất và vệ sinh thiết bị. Các thiết bị được chế tạo
gầ
n đây luôn trang bị các bộ phận có thể cho phép khâu làm vệ sinh có thể
tiến hành hoàn toàn tự động trong thiết bị (gọi là CIP).
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

10
Vệ sinh nhà xưởng, khu vực sản xuất phải được làm thường xuyên để tránh ô
nhiễm chéo từ môi trường vào sản phẩm. Công việc chủ yếu thực hiện bằng
tay và nhờ sự trợ giúp của các bơm, vòi phun cao áp.
Vệ sinh thiết bị nhờ hệ thống vệ sinh trong thiết bị (CIP) có thể tự động hoá ở
các mức độ khác nhau. Các giai đoạn trong quy trình CIP bao gồm:
- Khâu tráng rửa ban đầu: Các bồn chứa và đườ
ng ống được rửa bằng
nước thường để loại các chất bẩn bám trên bề mặt. Nước rửa không
được tái sử dụng mà thải ra hệ thống xử lý nước thải. Mức độ ô nhiễm
của nước thải phụ thuộc vào độ bẩn của các bồn và đường ống.
- Khâu rửa bằng hoá chất: Sau khi kết thúc quá trình rửa ban đầu, các bồn
chứa và đường ống được súc r
ửa bằng dung dịch xút nóng ở nhiệt độ 70-
85
o
C để tẩy sạch các chất bẩn còn bám ở bề mặt. Thời gian tuần hoàn xút
nóng 15-30 phút tuỳ thuộc vào mức độ bẩn của thiết bị. Xút nóng được thu

hồi về thiết bị chứa để tái sử dụng. Sau khi tuần hoàn xút nóng, thiết bị
được tráng rửa bằng nước.
Một số thiết bị sau khi rửa bằng xút và tráng rửa có thể phải rửa tiếp bằng
dung dịch axit và sau đó
được tráng rửa bằng nước nhiều lần đến khi
sạch.
- Khâu súc rửa cuối cùng: Các bồn và đường ống được súc rửa lần cuối với
dung dịch nước ở nhiệt độ môi trường để làm sạch các chất tẩy rửa còn
lại. Phần nước này được thu hồi và tái sử dụng cho khâu súc rửa sơ bộ.
Do vậy, ngoài khả năng đảm bảo mức độ vệ sinh thực ph
ẩm, quy trình súc
rửa, tái sử dụng cho phép tiết kiệm tài nguyên nước và hóa chất sử dụng.
1.2.2.2 Quá trình cung cấp hơi
Hệ thống nồi hơi đốt than hoặc dầu với áp suất tối đa là 10 bar, áp suất làm
việc trong khoảng 4-6 bar. Thiết bị cung cấp hơi là nồi hơi chạy bằng nhiên
liệu hóa thạch (than đá, ga), khí sinh học, hoặc bằng điện. Từ nồi hơi, hơi
nước đượ
c dẫn trong các ống chịu áp cung cấp cho các thiết bị cần gia nhiệt.
Hiệu suất của nồi hơi, các chế độ vận hành, việc bảo ôn cách nhiệt, việc tận
thu và sử dụng nước ngưng có ý nghĩa lớn trong việc xem xét hiệu quả của
hệ thống cung cấp nhiệt trong nhà máy bia.
1.2.2.3 Quá trình cung cấp lạnh cho sản xuất
Trong nhà máy bia các quá trình có sử dụng lạnh là quá trình làm lạnh dịch
đường từ khâu nấu, quá trình lên men, quá trình nhân và bả
o quản giống
men, quá trình làm lạnh bia thành phẩm trong các bồn chứa bia thành phẩm,
quá trình làm lạnh nước phục vụ lên men và vệ sinh... Hệ thống máy lạnh với
môi chất hiện nay thường sử dụng là ammoniac sẽ làm lạnh glycol hoặc nước
là các môi chất thứ cấp cho các thiết bị lên men và trao đổi nhiệt. Việc tính
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

11
toán công suất máy lạnh, thiết kế hệ thống cung cấp lạnh hợp lý sẽ đảm bảo
chi phí vận hành thấp, hiệu quả sản xuất cao.
1.2.2.4. Quá trình cung cấp khí nén
Khí nén được dùng trong nhiều quá trình trong nhà máy sản xuất bia. Khí nén
được cung cấp bởi máy nén khí, chứa sẵn trong các bình chứa. Máy nén khí
tiêu tốn nhiều điện năng, khí nén được dự trữ ở áp suất cao trong các balông
chứa khí, rất dễ bị rò rỉ, hao phí do thoát ra ngoài trên đường ống .
1.2.2.5. Quá trình thu hồi và s
ử dụng CO
2

Bao gồm balông chứa, thiết bị rửa, máy nén CO
2
, thiết bị loại nước, lọc than
hoạt tính, thiết bị lạnh, thiết bị ngưng tụ CO
2
, 1 tank chứa CO
2
, 1 thiết bị bay
hơi CO
2
, hệ thống đường ống, phụ kiện. Toàn bộ CO
2
trong quá trình lên men
sẽ được thu lại và sử dụng cho việc bão hòa CO
2
của bia thành phẩm trong
quá trình lọc.
2 Sử dụng tài nguyên và ô nhiễm môi trường

Chương này cung cấp thông tin đặc thù về tiêu thụ nguyên nhiên liệu và tác động của quá trình
sản xuất đến môi trường, cũng như tiềm năng dự đoán của việc áp dụng sản xuất sạch hơn
trong ngành sản xuất bia


Trong phần này mô tả các hoạt động mà ở đó có tiêu thụ và tiêu tốn tài
nguyên và phát thải. Hình 4 miêu tả các nguồn tài nguyên được sử dụng và
các nguồn thải phát sinh trong nhà máy sản xuất bia.
Hình 4. Nguồn nguyên liệu đầu vào và phát thải trong nhà máy bia



NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA
Gạo, malt
Nước
Điện
Than/dầu
Bột trợ lọc
Xút
Chất tẩy rửa
Bao bì
CO
2


Bia

Bã hèm
Men thừa
Bột trợ lọc
Vỏ chai
, nhãn
Khói Hơi Bụi Mùi Tiếng ồn
Nước thải
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

12
2.1 Tiêu thụ nguyên, nhiên liệu
Các nhà máy bia định mức việc tiêu hao tài nguyên và phát thải dựa trên sản
lượng bia (thường tính trên 1 hecto lít bia). Trong bảng 1 là các mức tiêu hao
cho 3 loại công nghệ (truyền thống, trung bình và công nghệ tốt nhất) và mức
tiêu hao trong các nhà máy bia ở Việt Nam.
Các nhà máy bia truyền thống hay nhà máy bia kiểu cũ là nhà máy có hoạt
động bảo trì kém và quản lý nội vi kém. Các nhà máy này có thể tìm thấy ở
nhiều nơi trên thế giới nhưng thường là các nước mà ở đó giá năng lượng và
nước ở mức thấp, các quy
định về luật bảo vệ môi trường còn lỏng lẻo. Nhà
máy bia trung bình là nhà máy có thiết bị tương đối hiện đại và đã tập trung
vào vấn đề giảm tiêu hao tài nguyên và môi trường. Nhà máy bia công nghệ
tốt nhất là nhà máy mà tiêu hao năng lượng và ô nhiễm ở mức thấp nhất.
Bảng 1: Tiêu hao tài nguyên trong một số nhà máy bia
(sản phẩm đóng chai sử dụng nhiều lần, tính cho 1 hecto lít bia hay 100 lít bia)
Tên tài nguyên Đơn vị
tính
Công nghệ
truyền thống
Công nghệ

trung bình
Công nghệ
tốt nhất
Mức hiện tại
ở VN
Malt/nguyên liệu thay thế kg 18 16 15 14-18
Nhiệt MJ 390 250 150 250-350
Nhiên liệu (tính theo dầu
FO)
lít 11 7 4 4-8,5
Điện kWh 20 16 8-12 10-30
Nước m
3
2,0-3,5 0,7-1,5 0,4 0,6-2,0
NaOH kg 0,5 0,25 0,1 0,2-0,4
Bột trợ lọc g 570 255 80 100-400
Chi tiết của việc tiêu thụ nguyên nhiên liệu cũng như phát thải được cụ thể
hoá dưới đây.
2.1.1 Malt và nguyên liệu thay thế


Nguyên liệu chính dùng cho sản xuất bia là malt đại mạch, nước, hoa hublon và các nguyên liệu
thay thế khác như đại mạch, gạo, ngô và các loại đường, si rô. Thường để sản xuất 1000 lít bia
cần 150 kg malt và nguyên liệu thay thế. Tỷ lệ nguyên liệu thay thế có thể chiếm đến 30%.


Hublon dùng để tạo hương vị cho bia, được sử dụng dưới dạng hoa tự nhiên,
hoa viên hoặc cao.
Mức tiêu hao nguyên liệu phụ thuộc vào loại bia mà nhà sản xuất định sản
xuất; hiệu suất sử dụng nguyên liệu; mức độ hao phí nguyên liệu trong quá

trình sản xuất.
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
13
Phần nguyên liệu hao phí thường nằm dưới các dạng sau:
2.1.1.1. Bã hèm
Bã hèm là phần còn lại của nguyên liệu sau khi chiết xuất và tách hết dịch nha
khỏi bã hèm. Bã hèm vẫn còn chứa một lượng đường và nước. Lượng bã
hèm thường khoảng 140 kg/1000 lít dịch đường và có hàm lượng nước
khoảng 80%. Trong nước bã hèm vẫn còn một lượng chất hòa tan còn sót lại
(thường khoảng 1-5%).
Trong nhà nấu được thiết kế và vận hành tốt, hiệu số giữa hiệ
u suất trong sản
xuất và hiệu suất trong phòng thí nghiệm của nguyên liệu nhỏ hơn 1%.
Thường hiệu số này lớn hơn và có nghĩa là hao phí mất mát trong quá trình
nấu theo bã hèm lớn hơn do hiệu suất trích ly nguyên liệu trong quá trình nấu,
đường hóa, quá trình lọc dịch đường và rửa bã chưa đạt hiệu suất cao.
2.1.1.2. Nước rửa bã
Trong khi lọc, dịch đường được thu về nồi nấu hoa, người ta dùng nước nóng
để rửa bã hèm, tận thu cơ
chất còn trong bã. Lượng nước rửa bã được xác
định bằng lượng dịch cần thiết trong nồi nấu hoa; nồng độ dịch đường trong
quá trình rửa bã cũng giảm dần.
Tuy nhiên sau khi rửa bã, trong bã vẫn còn một lượng lớn dịch đường loãng
nằm trong bã. Dịch đường loãng chiếm 2-6% tổng lượng dịch chứa nồng độ
chất hòa tan 1-1,5%. Nếu tận thu nước rửa bã cho các mẻ nấu sau sẽ góp
phần làm tă
ng hiệu suất của quá trình nấu. Nếu dịch đường loãng đi vào hệ
thống nước thải sẽ làm tải lượng BOD của nước thải tăng lên.
2.1.1.3. Cặn nóng
Dịch đường sau khi chuyển sang thiết bị lắng xoáy, dịch trong được chuyển

qua thiết bị lạnh nhanh vào hệ thống lên men, cặn còn lại trong đáy thiết bị gọi
là cặn nóng. Cặn nóng còn chứa dịch nha, bã hoa, các chất keo tụ từ protein.
Đố
i với thiết bị lắng xoáy hiệu quả cao thì lượng cặn nóng chỉ chiếm 0,2-0,4%
tổng lượng dịch, có hàm lượng cơ chất 15-20%.
Trong cặn nóng có chứa dịch đường, tỷ lệ hao phí dịch đường phụ thuộc vào
hiệu quả của việc lọc và lắng xoáy dịch đường. Cặn nóng có thể được xử lý
bằng nhiều cách, hoặc đem trộn với bã, hoặc thải vào hệ thống n
ước thải.
Nếu cặn nóng đi vào hệ thống nước thải sẽ làm tăng tải lượng BOD của nước
thải lên 110.000 mg/kg cặn nóng.
2.1.1.4. Nấm men
Nấm men sinh khối trong quá trình lên men được sử dụng lại một phần vào
quá trình lên men. Lượng nấm men thừa khoảng 20-40 kg/1000 lít bia. Trong
nấm men còn chứa bia; có tải lượng BOD khoảng 120.000-140.000 mg/l.

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

14
2.1.1.5. Hao phí bia
Bia thường bị mất mát trong những công đoạn sau của sản xuất
- Quá trình làm trống tank: Sau khi các tank được bơm hết, thường trong
tank còn một lượng bia nhất định. Người sản xuất thường dùng nước đẩy
vào tank để làm trống tank. Lượng bia mất mát phụ thuộc vào hiệu quả và
phương pháp của quá trình làm trống tank.
- Quá trình lọc bia: Khi bắt đầu làm màng lọc, một lượng lớn nước lẫn với
bia được xả
bỏ cũng như khi kết thúc lọc người ta dùng nước đế đẩy bia
ra khỏi máy. Tất cả dịch bia loãng này nếu không được tận thu sẽ là tổn
thất lớn trong quá trình sản xuất và gây ra ô nhiễm cho nguồn nước thải.

- Các đường ống: Trong các đường ống có bia hay được dùng nước để
đẩy, gây ra lãng phí bia.
- Bia thất thoát trong quá trình chiết chai: Do lỗi của máy chiết, do chai vỡ,
bia bị phun ra ngoài. Tỷ lệ hao phí này phụ thuộc vào độ chính xác của
máy chi
ết, máy thanh trùng và thao tác vận hành của công nhân.
- Bia quay về: Trong quá trình tiêu thụ nếu có vấn đề, trong quá trình kiểm
tra chất lượng nếu các chỉ tiêu không đảm bảo bia sẽ được quay trở về
nhà máy.
Lượng bia bị tổn thất trong quá trình sản xuất chiếm khoảng 1-5%, trong một
số trường hợp còn cao hơn. Nếu bia không được tận thu trong nhà máy,
chúng bị xả vào dòng nước thải, gây ra ô nhiễm nặng và chi phí cho xử lý
nước thải lớn.
2.1.2 Tiêu thụ nhiệt

Tiêu thụ nhiệt của một nhà máy bia vận hành tốt nằm trong khoảng 150-200 MJ/hl đối với nhà
máy bia không có hệ thống thu hồi nhiệt trong quá trình nấu hoa nhưng có hệ thống bảo ôn tốt,
thu hồi nước ngưng, hệ thống bảo trì tốt.
Tiêu hao năng lượng trong nhà máy bia phụ thuộc vào đặc tính của nhà máy
như quá trình công nghệ, phương pháp đóng gói sản phẩm, kỹ thuật và loại
thiết bị thanh trùng, công nghệ xử lý sản phẩm phụ.
Các quá trình tiêu hao năng lượng nhà máy bia bao gồm: Nấu và đường hóa,
nấu hoa, hệ thống vệ sinh (CIP) và tiệt trùng, hệ thống rửa chai, keg, hệ thống
thanh trùng bia. Trong đó tiêu thụ nhiệt nhiều nhất là nồi nấu hoa, chiếm đến
30-40% tổng l
ượng hơi dùng trong nhà máy.
2.1.3 Tiêu thụ nước


Mức tiêu thụ nước trong nhà máy bia vận hành tốt nằm trong khoảng 4-10 hl/hl bia.

Mức tiêu thụ nước phụ thuộc vào hệ thống đóng gói bia thành phẩm, hệ thống
thiết bị. Nhiệt độ của nước cũng quyết định mức tiêu thụ nước.
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
15
Các quá trình sử dụng nước trong nhà máy bia là: làm lạnh, rửa chai/keg,
thanh trùng làm nguội, tráng và vệ sinh thiết bị (CIP), nấu và rửa bã, vệ sinh
nhà xưởng, vệ sinh hệ thống băng tải có dầu nhờn ở khu vực chiết chai, làm
mát các bơm chân không, và phun rửa bột trợ lọc.


Các số liệu gần đây của Hãng Heineken cho thấy mức tiêu thụ nước ở các bộ phận sản xuất
như sau:
Khu vực nguyên liệu: 1,3 hl/hl
Vệ sinh: 2,9 hl/hl
Truyền nhiệt 0,7 hl/hl
Khác 1,6 hl/hl
Tổng cộng 6,5 hl/hl trong đó đến 45% lượng nước dùng cho vệ sinh

2.1.4 Tiêu thụ điện


Điện tiêu thụ cho nhà máy bia vận hành tốt trung bình 8-12 kWh/hl, phụ thuộc vào quá trình và
đặc tính của sản phẩm.

Nhiều nhà máy có mức tiêu thụ điện gấp đôi do sản xuất không hiệu quả và
thiếu ý thức trong quản lý năng lượng. Hiện nay nhiều nhà máy có mức tiêu
thụ điện thấp hơn do các thiết bị thế hệ mới có mức tiêu thụ điện năng thấp và
khả năng tự động hóa cao.
Các khu vực tiêu thụ điện năng là: khu vực chiết chai, máy lạnh, khí nén, thu

hồ
i CO
2,
xử lý nước thải, điều hòa không khí, các khu vực khác như bơm,
quạt, điện chiếu sáng.
2.1.5 Các nguyên liệu phụ
Bột trợ lọc: Lượng bột trợ lọc dùng trong lọc bia khoảng 1-3 kg/1000 lít bia
phụ thuộc vào loại nấm men, loại bia, thời gian và nhiệt độ lên men.
Xút: Dùng để vệ sinh thiết bị và rửa chai. Mức dùng 5-10 kg xút 30%/1000 lít
bia. Mức tiêu thụ xút cao chứng tỏ việc thu hồi xút từ quá trình vệ sinh kém
hoặc quá trình rửa chai có vấn đề. Nếu nước thải không được trung hòa thì
khi mức dùng xút cao dẫn đến pH của nước thải rất cao.
Các ch
ất tẩy rửa và axít: Mức tiêu thụ phụ thuộc vào hệ thống CIP.
CO
2
: Trong quá trình lên men đường được nấm men chuyển hóa thành etanol
và CO
2
. Có thể thu được 3-4 kg CO
2
từ lên men 1 hl dịch đường, phụ thuộc
vào nồng độ dịch đường. Nhiều nhà máy thu hồi chúng, làm sạch và sử dụng
trong quá trình sản xuất. Ở một số nhà máy bia không có hệ thống thu hồi
CO
2
, chúng được thải vào không khí trong khi đó họ lại phải mua CO
2
về để
sử dụng cho quá trình bão hòa CO

2
và chiết chai/keg.

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

16
CO
2
do nồi hơi phát thải khi đốt nhiên liệu hóa thạch thì không được thu hồi.
Lượng CO
2
phát thải từ nồi hơi khoảng 16 kg/hl bia (nhu cầu nhiệt cho bia là
200 MJ/hl). Lượng này lớn hơn lượng CO
2
sinh ra trong quá trình lên men bia.
Nhà máy bia có thể thu hồi và sử dụng đủ lượng CO
2
cần thiết trong quá trình
sản xuất nếu hệ thống thu hồi CO
2
từ hệ thống lên men được tính toán tốt.
Nguyên liệu đóng gói: chai, lon, nút, nắp, màng co, phôi nhôm, nhãn, hồ
dán, các phụ gia như các chất chống ôxy hóa, các enzyme, các chất tạo bọt,
các chất ổn định…
2.2 Các vấn đề môi trường
Vấn đề môi trường lớn nhất trong nhà máy bia là lượng nước thải rất lớn
chứa nhiều chất hữu cơ, pH cao, nhiệt độ cao. Việc lưu giữ và thải bỏ lượng
men thải lớn và bột trợ lọc, vải lọc có lẫn nấm men sau mỗi lần lọc làm tải
lượng hữu cơ trong nước thải rất lớn. Nguồn nước thải không được kiểm soát
và không

được xử lý sẽ dẫn đến phân hủy các chất hữu cơ, làm giảm ôxy hòa
tan trong nước cần thiết cho thủy sinh. Ngoài ra quá trình này còn gây ra mùi
khó chịu. Các thành phần khác có trong nước thải như nitrat, photphat gây ra
hiện tượng phì dưỡng cho các thực vật thủy sinh.
Theo sơ đồ hình 4, quá trình sản xuất bia phát thải ra môi trường dưới cả ba
dạng rắn, lỏng và khí. Bảng 2 tóm tắt các vấn đề môi trường theo khu vực sản
xuất.
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
17
Bảng 2: Các vấn đề môi trường trong khu vực sản xuất của nhà máy bia

Khu vực Tiêu hao/Thải/Phát thải Các vấn đề môi trường

Nấu
- Tiêu tốn năng lượng (nhiệt)
- Tiêu tốn nhiều nước
- Xút và axít cho hệ CIP
- Thải lượng hữu cơ cao
- Phát thải bụi
- Gây mùi ra các khu vực xung quanh
- Tiêu tốn tài nguyên và ô nhiễm
không khí.
- Góp phần vào việc làm ấm lên toàn
cầu do phát thải CO
2

- Gây khó chịu cho cư dân xung
quanh.

Lên men

- Tiêu tốn năng lượng (lạnh)
- Tiêu tốn nhiều nước
- Xút và axít cho hệ CIP
- Phát thải CO
2

- Thải lượng hữu cơ cao (do nấm men và
việc vệ sinh thiết bị gây nên, nước thải có
nồng độ chất hữu cơ, nitrat và phot pho
cao)
- Phì dưỡng sông, hồ, biển và nguy
cơ cho cư dân xung quanh,
- Ảnh hưởng đến đa dạng sinh học
Lọc bia
- Tiêu tốn nhiều nước
- Tiêu tốn bột trợ lọc
- Tiêu tốn lạnh, CO
2

- Thải lượng hữu cơ cao (nấm men, bột
trợ lọc)
- Phì dưỡng sông, hồ, biển và nguy
cơ cho cư dân xung quanh,
- Ảnh hưởng đến đa dạng sinh học

Đóng gói
Thanh
trùng

- Tiêu hao năng lượng (hơi nước)

- Nước thải có pH cao và chất lơ lửng
nhiều.
- Tiêu hao nhiều nước nóng và nước lạnh.
- Tiếng ồn
- Tiêu tốn tài nguyên và ô nhiễm
không khí.
- Góp phần vào việc làm ấm lên toàn
cầu do phát thải CO
2

- Nguy cơ tác động xấu đến thủy sinh.
- Gây khó chịu hoc ư dân và người
lao động
Các hoạt
động phụ
trợ: nồi hơi
đốt than
hoặc dầu,
máy lạnh…
- Tiêu thụ nhiều năng lượng, -- Phát thải
CO
2
, NOx và PAH (polyaromatic
hydrocacbon)
- Nguy cơ rò rỉ dầu
- Nguy cơ rò rỉ và phát thải NH
3
- Nguy cơ rò rỉ và phát thải CFC
- Ô nhiễm nước và đất
- Làm hại sức khoẻ con người

- CFC là chất phá huỷ tầng ozon
2.2.1 Nước thải
Lượng nước thải phụ thuộc vào lượng nước sử dụng trong sản xuất. Chỉ có
một lượng nước ở trong bia, nước bay hơi, nước trong bã hèm, bã bia không
đi vào hệ thống nước thải. Lượng nước không đi vào hệ thống nước thải
khoảng 1,5 hl/hl, có nghĩa là lượng nước thải trong sản xuất bia bằng lượng
nước sử dụng trừ đi 1,5 hl/hl bia.

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

18
Nước thải nhà máy bia bao gồm:
- Nước thải vệ sinh các thiết bị
- Nước thải từ công đoạn rửa chai, thanh trùng bia chai
- Nước thải từ phòng thí nghiệm
- Nước thải vệ sinh nhà xưởng
- Nước thải sinh hoạt của công nhân nhà máy
Bảng 3, 4 tóm tắt đặc trưng nước thải của công nghiệp sản xuất bia.

Bảng 3: Tính chất nước thải từ sản xuất bia

TCVN 5945:2005*

Tác động đến môi
trường
Các
chất ô
nhiễm
Đơn vị
tính

Mức hiện tại
ở VN
A B C
pH 6-8
6-9 5.5-9 5-9
-
BOD
5
mg/l 900-1.400
≤30 ≤50 ≤100
ô nhiễm
COD mg/l 1.700-2.200
≤50 ≤80 ≤400
ô nhiễm
SS mg/l 500-600
≤50 ≤100 ≤200
gây ngạt thở cho
thủy sinh
Tổng N mg/l 30 ≤15 ≤ 30 ≤60 gây ra hiện tượng
phì dưỡng cho thực
vật
Tổng P mg/l 22-25 ≤4 ≤ 6 ≤8 kích thích thực vật
phát triển
NH
4
+
mg/l 13-16 ≤5 ≤ 10 ≤15
độc hại cho cá
nhưng lại thúc đẩy
thực vật phát triển,

thường gây ra các
hiện tượng tảo


Ghi chú: * Các thông số quy định trong tiêu chuẩn, chưa xét hệ số liên quan đến dung tích
nguồn tiếp nhận và hệ số theo lưu lượng nguồn thải
A - Thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mục đích sinh hoạt
B - Nguồn tiếp nhận khác, ngoài loại A
C - Nguồn tiếp nhận được quy định

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
19
Bảng 4: Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sản xuất bia
(đối với nhà máy bia công suất 100 triệu lít/năm)

Các chất ô nhiễm Tải lượng (kg/ngày)
SS 2.300-2.500
COD 10.000-11.000
BOD
5
6.500-7.000
Tổng ni tơ 130-150
Tổng phốt pho 110-130
Thành phần nước thải nhà máy bia vượt rất nhiều lần mức cho phép theo tiêu
chuẩn Việt Nam, cần phải qua xử lý. Công suất của hệ thống xử lý nước thải
nhà máy bia cũng cần tính toán đủ lớn và phù hợp với công suất sản xuất bia
kèm theo tiêu tốn nhiều năng lượng trong quá trình vận hành. Xin tham khảo
thông tin xử lý nước thải trong phần 5. Vậy việc tiết kiệm nước và áp dụng các
kỹ thuật sả
n xuất sạch hơn rất cần thiết để giảm lượng nước phát thải cũng

như nồng độ cơ chất hữu cơ trong nước thải.
2.2.2 Khí thải
Khí thải của nhà máy bia bao gồm khí thải phát sinh do sử dụng nồi hơi, hơi
và mùi hoá chất sử dụng, mùi sinh ra trong quá trình nấu và của các chất thải
hữu cơ như bã hèm, men... chưa được xử lý kịp thời.
Qua thực tế kiểm tra nồng độ các chất thải CO, SO
2
, NO
x
, H
2
S, CO
2
, NH
3
tại
các khu vực sản xuất khác nhau trong nhà máy như ngoài phân xưởng lên
men, tại trung tâm nhà máy, tại khu vực máy lạnh, khu vực ống khói nồi hơi và
đối chiếu với “Chất lượng không khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp với bụi
và các chất vô cơ” (TCNV 5939:2005) cho thấy nhà máy sản xuất không có
vấn đề lớn về ô nhiễm không khí.
Có 2 khu vực cần quan tâm là ống khói nồi hơi và máy lạnh. Bảng 5 cho biết
một số thông số khí thải c
ủa nồi hơi đốt dầu và nồi hơi đốt than.

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

20
Bảng 5: Nồng độ các chất ô nhiễm không khí từ nồi hơi
Nồng độ (mg/m

3
) TCVN 5939:2005
Chất ô nhiễm
Nồi hơi than Nồi hơi dầu A B
Bụi khói 420 - 624 10,9 - 11,4 ≤ 400 ≤ 200
SO
2
210,8 - 647,4 925 - 2078 ≤ 1500 ≤ 500
NO
x
225 - 305 148 - 242 ≤ 1000 ≤ 580
CO - 12 - 22,1 ≤ 1000 ≤ 1000
Ghi chú: A – Đang hoạt động
B – Xây mới
Nồng độ các chất ô nhiễm còn phụ thuộc vào chất lượng nhiên liệu và độ cao
của ống khói, hiệu suất vận hành nồi hơi. Tuy nhiên số liệu cũng cho thấy khi
sử dụng nhiên liệu là than thì nồng độ bụi phát tán ra môi trường lớn hơn mức
cho phép 1,5-3 lần và cần thiết phải đầu tư hệ thống lọc bụi. Cả 2 trường hợp
nhiên liệu là than và dầu đều cho nồng
độ phát thải SO
2
cao hơn mức cho
phép 1,3-4 lần và cần thiết phải đầu tư hệ thống xử lý SO
2
.
Hệ thống máy lạnh sử dụng môi chất NH
3
ít gây ảnh hưởng đến môi trường.
Các sự cố có thể xảy ra là nổ bồn chứa hoặc rò rỉ NH
3

. Khí NH
3
gây kích thích
đường hô hấp, có mùi khai và gây ngạt và có thể gây chết người. Nồng độ tối
đa cho phép trong không khí ở khu vực sản xuất là 0,02 mg/l.
2.2.3 Chất thải rắn
Các chất thải rắn chính của quá trình sản xuất bia bao gồm bã hèm, bã men,
các mảnh thủy tinh từ khu vực đóng gói, bột trợ lọc từ khu vực lọc, bột giấy từ
quá trình rửa chai, giấy, nhựa, kim loại từ các bộ phận phụ trợ, xỉ than, dầu
thải, dầu phanh. Bã hèm và bã men là chất hữu cơ, sẽ gây mùi cho khu vực
sản xuất nếu không được thu gom và xử lý kịp thời. Bảng 6 cung cấp s
ố liệu
về lượng chất thải rắn phát sinh trong quá trình sản xuất bia.
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
21
Bảng 6: Lượng chất thải rắn phát sinh khi sản xuất 1 hectolít bia
Chất ô nhiễm Đơn vị Lượng Tác động
Bã hèm kg 21-27 Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi khó chịu
Nấm men kg 3-4 Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi khó chịu
Vỏ chai vỡ chai 0,9 gây tai nạn cho người vận hành
Bùn hoạt tính kg 0,3-0,4 Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi khó chịu
Nhãn, giấy kg 1,5 Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi khó chịu
Bột trợ lọc
kg
0,2-0,6
Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi khó chịu
Plastic
kg
- Tạo ra tải lượng chất thải rắn cao, bãi chứa lớn
Kim loại

kg
- Tạo ra tải lượng chất thải rắn cao, bãi chứa lớn
2.3 Tiềm năng của sản xuất sạch hơn
Bảng 1 cho thấy mức độ tiêu thụ nguyên nhiên liệu trung bình của Việt nam
còn cao hơn nhiều so với các công nghệ tiên tiến hiện có trên thế giới. Như
vậy, việc cải tiến, sử dụng nguyên nhiên liệu hiệu quả có thể mang lại lợi ích
kinh tế lớn. Bảng 7 ước tính tiềm năng dễ dàng đạt được bằng các kỹ thuật
đơn giản đối với các doanh nghiệp sản xuất bia ở
Việt nam.
Với công suất phổ biến hiện nay là 20 triệu lít/năm, việc thực hiện sản xuất
sạch hơn có thể mang lại hiệu quả 6 tỷ đồng/năm, chưa kể đến việc giảm chi
phí xử lý môi trường.
Bảng 7: Ước tính tiềm năng tiết kiệm có thể đạt được từ việc áp dụng
sản xuất sạch hơn tại các nhà máy bia Việt nam
Khu vực Nhiệt Điện Nước Thu hồi
Nấu Giảm 15-20% Giảm 5% từ các
động cơ, chiếu
sáng
Giảm 5% nước
vệ sinh và tái sử
dụng
Tăng hiệu suất
thu dịch 1-2%
Lên men, tàng
trữ và hoàn thiện
sản phẩm
- Giảm 5-10% từ
áp dụng công
nghệ lên men
mới, tăng cường

bảo trì
Giảm 5% nước
máy lạnh và vệ
sinh
Tăng hiệu suất
thu hồi bia 1%
Chiết chai/lon Giảm 5% do
hợp lý hóa hệ
thống thanh
trùng
Giảm 2% từ dây
chuyền, động
cơ, chiếu sáng
Giảm 3-5% do
rửa chai, tận
dụng nước làm
mát
Giảm bia thất
thoát 1-2%
Phụ trợ Tăng hiệu suất
sinh hơi 5%

Giảm 5-10% từ
máy lạnh, máy
nén, động cơ,
chiếu sáng
Cải thiện hệ
thống làm mát;
Tận dụng nước
ngưng

Cải tạo, tăng hệ
số hữu ích của
thiết bị
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia

22
3 Cơ hội sản xuất sạch hơn


Chương này dẫn ra một số ví dụ về giải pháp sản xuất sạch hơn có thể áp dụng thành công
trong ngành sản xuất bia. Danh sách này sẽ tiếp tục được cập nhật khi có thêm các doanh
nghiệp áp dụng sản xuất sạch hơn.

Các nhà máy bia được đặc trưng bởi việc tiêu thụ tài nguyên đáng kể nhưng
sử dụng rất ít các hóa chất độc hại. Có thể phân loại các cơ hội sản xuất sạch
hơn liên quan đến các khu vực chính là (1) nấu, (2) lên men và hoàn thiện, (3)
chiết chai và (4) phụ trợ như sau:
3.1 Các cơ hội SXSH liên quan đến khu vực nhà nấu


Nếu chênh lệch về hiệu suất chiết của malt trong phòng thí nghiệm và thực tế sản xuất lớn hơn
1% thì chất chiết đã bị tổn thất trong bã hèm và có nghĩa là nguyên liệu đầu vào đã chưa được
sử dụng hết. Nếu giảm được tổn thất nguyên liệu 1% thì có nghĩa là giảm được 2 kg malt cho
1000 lit bia.


3.1.1 Lựa chọn thiết bị nghiền và lọc
Mỗi nhà sản xuất chọn một loại công nghệ lọc dịch hèm khác nhau và do vậy
thiết bị nghiền cũng khác nhau.
Thiết bị lọc dịch hèm là nồi lọc lắng đòi hỏi vỏ malt được giữ nguyên để tạo

lớp lọc sau này. Công nghệ nghiền xác định hiệu suất trích ly nguyên liệu.
Trong trường hợp lọc bằng nồi lọc, nếu nghiền malt theo phương pháp nghiền
khô thường kèm theo thờ
i gian lọc dịch đường dài 3-4 giờ/mẻ hiệu suất thấp
hơn so với nghiền ướt 1-1,5%.
Thiết bị lọc khung bản áp suất cao bằng máy lọc Meura thế hệ mới có nhiều
lợi thế về thời gian lọc, chỉ dưới 100 phút/mẻ, cho phép 1 ngày có thể nấu gần
16 mẻ với nồng độ dịch đường cao thích hợp cho công nghệ lên men nồng độ
cao. Hiệu suất cao hơn trườ
ng hợp lọc nồi 1,5-2%. Máy nghiền búa thích hợp
cho thiết bị này. Ở Việt Nam Tổng Công ty bia rượu NGK Sài gòn, nhà máy
bia Hà Tây đã đầu tư thiết bị này. Trên thế giới hãng Inbev và Heineken sử
dụng nhiều loại thiết bị này do tính hiệu quả cao.

3.1.2 Thu hồi dịch nha loãng
Trong quá trình rửa bã một lượng nước rửa bã còn lại sau khi đã lấy đủ dịch
cho nấu hoa. Lượng nước rửa bã này có thể tích bằng 2-6% thể dịch tích
đường, với nồng độ 1-1,5%, có COD khoảng 10.000 mg/l. Thay vì thải bỏ,
dịch nha loãng được thu hồi vào tank chứa có bảo ôn và gia nhiệt dùng làm
nước nấu cho mẻ tiếp theo. Việc làm này đặc biệt quan trong công nghệ nấu
Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành sản xuất bia
23
nồng độ cao sẽ làm tiết kiệm nước và nguyên liệu đầu vào. Nếu dịch nha
loãng bị thải vào hệ thống nước thải sẽ làm tăng tải lượng COD của hệ thống
lên 20-60 g/hl dịch đường được sản xuất.
3.1.3 Tách dịch nha khỏi cặn lắng nóng
Cặn lắng nóng chứa dịch đường, hoa hublon, các chất keo tụ của protein và
tanin. Cặn chiếm thể tích 1-3% thể tích dịch đường, có COD khoảng 150.000
mg/l, hàm lượng chất hòa tan khoảng 15-20%. Có thể dùng máy ly tâm hoặc
thiết bị gạn lắng để thể tách một phần dịch nha ra khỏi cặn. Dịch nha đưa vào

nồi nấu hoa, cặn đưa vào cùng bã hèm làm thức ăn gia súc.
Việc thu hồi cặn lắng nóng, không xả bỏ vào hệ thống nướ
c thải cho phép
giảm 150-450g COD/hl dịch đường xả bỏ vào hệ thống nước thải.
Áp dụng trộn lẫn cặn lắng nóng với bã hèm
Một nhà máy bia ở châu Á công suất 10 triệu lít/năm, lắp đặt hệ thống nước thải. Nhà máy này
đã thải cặn lắng vào dòng thải làm tải lượng BOD cao. Nhà máy lắp đặt thiết bị thu hồi cặn và
phun lên bã hèm. Giá trị dinh dưỡng của bã hèm tăng lên. Kết quả là:
Giảm tải lượng trong nước thải 2.5 kg BOD/1000 lit bia
Thời gian hoàn vốn 3 tháng
Vốn đầu tư: 20.000 USD
Kết quả: Giảm 15% tải lượng hữu cơ vào hệ thống xử lý nước thải
3.1.4 Thu hồi hơi từ nồi nấu hoa
Quá trình nấu hoa là quá trình tiêu thụ nhiều nhiệt nhất trong các công đoạn
sản xuất bia. Trong quá trình sôi hoa, có khoảng 6-12% nước bốc hơi. Hơi
thường thoát vào không khí gây tổn thất nhiệt và tạo ra mùi khó chịu. Thu hồi
lại hơi này sẽ đạt được 2 mục tiêu là thu hồi nhiệt và giảm bớt mùi.
Phương pháp đơn giản nhất là thu hồi hơi sử dụng vào việc đun nước nóng
của các quá trình vệ sinh. Có thể tìm thấy hệ thố
ng này ở một số nhà máy bia.
Trong một số nhà máy bia có hệ thống thu hồi nước nóng trong quá trình làm
lạnh dịch đường thì có khả năng dư thừa nước nóng và nước nóng sẽ bị thải
ra ngoài.
Có 2 tình huống có thể xem xét là:
Sử dụng hơi từ nồi nấu hoa: Hơi từ nồi nấu hoa dùng qua thiết bị trao đổi
nhiệt để nấu sôi dịch. Nước ngưng có nhiệt độ khoảng 100ºC dùng để sả
n
xuất nước nóng. Nước ngưng sau khi đã lấy bớt nhiệt của hơi sẽ dùng để
tráng nồi nấu.
Tái nén hơi để nấu hoa: Hơi thừa trong quá trình nấu hoa được tái nén qua

1 thiết bị VRC của công ty Mycom quay trở lại nồi nấu hoa. Thiết bị được lắp
đặt tại công ty Bia Thanh Hóa và Nhà máy bia Lào. Kết quả cho thấy giảm
được 60-70% lượng hơi cần thiết cho nấu hoa.